Kratery meteorytowe na Marsie

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM Rocznik Polskiego Towarzystwa Meteorytowego Vol. 2, 2011 Hieronim HURNIK 1 Kratery meteorytowe na Marsie Meteorite Craters on Mars Abstract: Meteorite craters, volcanoes and deep valleys are main obiects of Mars topography. The are many tausend or millions of craters and they are very different, with diameters of only centimeters to big basins with diameters of 25oo kilometers. The age of oldest craters on Mars is about 3,9 billions year. Keywors: Mars, meteorite, craters. W topografii Marsa widaæ przede wszystkim podzia³ na nizinn¹ pó³kulê pó³nocn¹ (2 3 km poni ej elipsoidy odniesienia) i wy ynn¹ po³udniow¹ (3 4 km powy ej elipsoidy). Wg NASA elipsoida Marsa ma parametry: a = 3394,6 km, = 105 E b = 3393,3 km c = 3376,3 km Na podstawie pomiarów altimetrem laserowym MOLA sondy Mars Global Surveyor (MGS) w latach 1999 2001, wykonano obraz ogólnej topografii Na tym obrazie widaæ 2 zespo³y wulkanów Tharsis i Elysium ( = 250, =0 i = 150, = 20) i kanion Valles Marineris, ale dominuj¹ podobnie jak na Ksiê- ycu kratery meteorytowe. Jest ich setki tysiêcy (wg niektórych autorów miliony) i s¹ bardzo ró ne co do wielkoœci, kszta³tu, struktury i widocznoœci. Najwiêksze tzw. baseny, maj¹ œrednice setek i tysiêcy km, a ostatnio sfotografowane mikrokratery kilku cm. Rozmieszczenie kraterów o œrednicy ponad 15 km pokazuje fig. 2. 1 Obserwatorium Astronomiczne U. A. Mickiewicza, S³oneczna 36, 60-286 Poznañ, hurnik@vesta.astro.amu.edu.pl

Hieronim HURNIK 41 Fig. 1. Globalna topografia Marsa (Science.284; http://www.science.org) Fig. 2. Kratery > 15 km (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19/sect19_12.html)

42 Kratery meteorytowe na Marsie Kratery olbrzymie (baseny) Widoczny na wszystkich obrazach Marsa krater Hellas ma œrednicê 2300 km, a g³êbokoœæ oko³o 7 km i otoczony jest oko³o 2 kilometrowym pasem materii wyrzuconej w czasie uderzenia meteoroidu w okresie wielkiego bombardowania Uk³adu Planetarnego ca 3,9 miliarda lat temu. Pokazuje to fig. 3. Fig. 3. Krater Hellas (http://www.britannica.com/eb /checked- /topic/260267/hellas) Drugi co do wielkoœci krater Argyre, o œrednicy 1800 km, znajduje siê oko³o 100 na zachód od Hellas. Nazwê nada³ mu Schiaparelli na swojej mapie Marsa (mityczna wyspa w greckiej mitologii) fig. 4. Fig. 4. Krater Argyre (http://ew.wikipedia.org/wiki/argyre_planitia)

Hieronim HURNIK 43 Krater ten powsta³ w tym samym czasie jak Hellas. Jest on otoczony wieñcem promienistym wyrzuconej materii, a na jego dnie znajduje siê miêdzy innymi, krater z wydm¹ py³u. Widaæ to na zdjêciu wykonanym przez High Resolution Stereo Camera sondy Mars Express, fig. 5. Fig. 5. Krater z wydmą na dnie Argyre (http://www.esa.int/esa MI/Mars_Express- /SEMYRSW4QWD_0.html) Krater Isidis jest trzecim co do wielkoœci kraterem olbrzymim. Jego œrednica wynosi 1500 km. Na jego terenie planowano posadowienie l¹downika Beagle 2, sondy Mars Express. Wspó³rzêdne krateru s¹: 4 N i 84 E, fig. 6. Krater Schiaparelli, o œrednicy 461 km, ma wspó³rzêdne: 3 S i 344 W. Na jego dnie widaæ kilka wtórnych kraterów, fig. 7. Na fig. 8 widaæ otoczenie krateru. Fig. 6. Krater Isidis (http://en.wikipedia.org/wiki/isidis_planitia)

44 Kratery meteorytowe na Marsie Fig. 7. Kratery na dnie krateru Schiaparelli (http://en.wikipedia.org/wiki/schiaparelli- _MartianCrater) Fig. 8. Otoczenie krateru Schiaparelli (http://www.solarviewss.com/cap/mars/me04s341.htm) Kratery œrednie, powy ej 100 km œrednicy, maj¹ czasem pierœcieñ wewnêtrzny. Przyk³adem jest krater Lowella, o œrednicy 201 km, po³o ony na pó³kuli po³udniowej: 52 S i 81 W, fig. 9.

Hieronim HURNIK 45 Fig. 9. Krater Lowell (http://en.wikipedia.org/wiki/lowell_(martian_crater) Krater ten nazywany jest te frostcrater (krater mroÿny). Temperatura jego dna spada do 100 C. Podobny jest krater Barnarda (62 S, 298 W), o œrednicy 128 km, fig. 10. Fig. 10. Krater Barnard (http://www.msss.com/mars_images/moc- /nov_craters) Przyk³adem krateru m³odego mo e byæ krater Poona, o œrednicy 20 km. Jego bezpoœrednie otoczenie jest promieniste, a wiêc nie zamazane py³em. Po³o ony jest na pó³noc od Valles Marineris (24 N i 52 W). W jego œrodku widoczny jest sto- ek, fig. 11. Na brzegu olbrzymiego basenu Argyre znajduje siê krater Galle o œrednicy 230 km (51 S, 31 W) z du ym p³askim sto kiem w œrodku, fig. 12. Na Terra Meridiani znajduje siê krater regularnie kolisty o œrednicy 2,6 km, z wieñcem koncentrycznych kó³ wewn¹trz i wyraÿn¹ zewnêtrzn¹ warstw¹ wyrzuconej materii, fig. 13.

46 Kratery meteorytowe na Marsie Fig. 11. Krater Poona (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19) Fig. 12. Krater Galle (http://www.esa.int/images/247-270306-06-co-gallecrater-01_l.0.jpg) Fig. 13. Krater na Terra Meridiani (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19/e17-1676)

Hieronim HURNIK 47 Krater Belz (22 N, 43 W) o œrednicy 10 km, jest klasycznym przyk³adem krateru z wa³ami (rampart crater), fig. 14. Fig. 14. Krater Belz (http://history.nasa.gov/sp441/ch7.htm) Kratery postumentowe (pedestal craters) s¹ liczne i rozmieszczone równole nikowo, fig. 15 i 16. Fig. 15. Kratery postumentowe (N.G.Barlow Meteoritics& Planetary Science 41 no. 10) Na fig. 17 widzimy przyk³ad krateru m³odego, z promienistym wyrzutem materii nie zamazanym wszechobecnym na Marsie py³em. Wiek tego krateru ocenia siê na wiele tysiêcy do wielu milionów lat. W ostatnim czasie ³aziki, Spirit i Opportunity, fotografowa³y mikrokratery o œrednicy kilku centymetrów i centymetrowej g³êbokoœci, fig. 18. Mo na te zauwa yæ kratery silnie eliptyczne jak ten na fig. 19. Jest to z pewnoœci¹ efekt uderzenia prawie stycznego. S¹ te przypadki wi¹zek lub szeregów ma³ych kraterów. Taki przypadek wystêpuje na zboczu wulkanu Ascraeus Mons, fig. 20.

48 Kratery meteorytowe na Marsie Fig. 16. Rozmieszczenie kraterów postumentowych (idem) Fig. 17. Krater młody (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19) Fig. 18. Mikrokrater

Hieronim HURNIK 49 Fig. 19. Krater nawet nie eliptyczny (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19/sect19_12.htm) Fig. 20. Zbocze wulkanu Ascraeus Mons (http://www.esa.int/specials/mars_express/se M1NYVV1SD_0.html) W tej samej grupie wulkanów, na Ulysses Patera, s¹ 2 kratery na brzegu krateru wulkanicznego o œrednicy 56 km, fig. 21. Fig. 21. Ulysses Patera i kratery meteorytowe (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19/originals- /fig19_226.jpg)

50 Kratery meteorytowe na Marsie Niektóre kratery wykazuj¹ zwi¹zki z wystêpowaniem wody. Na pó³kuli pó³nocnej, na równole niku 70 N i 105 E, widoczny jest krater o œrednicy 35 km i g³êbokoœci 2 km. Na jego dnie znajduje siê du a bry³a lodu, fig. 22 i 23. Fig. 22. Położenie krateru z lodem (http://www.esa.int/specials/mars Express/SEMGKA808BE1.html) Fig. 23. Krater z lodem (idem) Na Western Arabia Shelf (38 N i 347 W) znajduj¹ siê kratery, które zamiast wa³ów maj¹ rowy, fig. 24. J. Ormo i P. Muinonen porównali je z kraterami Lockne w Szwecji i Kamiensk w Rosji, które powsta³y na dnach jezior. Znalezione podobieñstwo wskazuje na podmorskie pochodzenie badanych kraterów. Na pó³kuli po³udniowe w Solis Planum jest krater, na którego dnie znajduje siê prawdopodobnie œnieg, fig. 25.

Hieronim HURNIK 51 Fig. 24. Kratery z dna oceanu (LPS XXXI) Fig. 25. Krater z śniegiem (http://www.marsartgallery.com/0_craterwithsnow.htm) Wiêkszoœæ kraterów powsta³a z pewnoœci¹ w czasie wielkiego bombardowania Uk³adu Planetarnego w pierwszym miliardzie lat jego istnienia i te s¹ najstarsze, ale kratery powstawa³y te póÿniej a do dnia dzisiejszego, tylko nie w tak wielkiej liczbie. Obok kraterów m³odych, o wyraÿnych szczegó³ach, s¹ te stare, w ró ny sposób zamazane lub nawet zakryte. Powoduj¹ to py³, ruchy tektoniczne i prawdopodobnie woda. Widaæ to na fig. 26 i dalszych. Fig. 26. Kratery zamazane pyłem (http://hirise.lpl.arizona.edu- /PSP_00297_2175)

52 Kratery meteorytowe na Marsie Na obydwóch pó³kulach s¹ równole nikowe pasy œredniej szerokoœci z p³aszczami tak dzia³aj¹cego py³u. Widzimy to na fig. 27. Fig. 27. Tereny płaszczowe (Sanderblom et al. 1973a) Na pó³kuli po³udniowej s¹ tereny o niewyraÿnych konturach kraterów. Widaæ to na figurach 28 i 29. S¹ wreszcie na obydwu pó³kulach kratery zakryte. Instrument MARSIS sondy Mars Express znalaz³ ich na pó³nocy kilkanaœcie. Pokazuj¹ to fig. 30 i 31. Odrêbny problem dotyczy kraterów, z których mog¹ pochodziæ meteoryty marsjañskie. Uwzglêdniæ nale y prêdkoœæ ucieczki z Marsa równ¹ 5 km/s, która mo e byæ efektem wybuchu przy uderzeniu pionowym meteoroidu tworz¹cym krater > 100 km. Przy uderzeniu prawie stycznym mo e to byæ krater o œrednicy kilku do Fig. 28. Rejon Sinus Sabaeus (http://rst.gsfc.nasa.gov/sect19/originals- /fig19_75.gif)

Hieronim HURNIK 53 Fig. 29. Eroded Terrain (http://airandspace.si.edu/ctp/mars/surface- /creters.html) Fig. 30. Obserwacja krateru zakrytego (http://www.esa.int/specials/results_from- _Mars_Express_and_Huygens/SEM7ZT) Fig. 31. Kratery zakryte (idem)

54 Kratery meteorytowe na Marsie kilkunastu km i by³by to krater eliptyczny. Po drugie tylko meteoryt ALH 84001 ma wiek krystalizacji oko³o 4,5 miliarda lat. Wiek krystalizacji innych meteorytów marsjañskich jest nie wiêkszy ni 1,3 miliarda lat, a ich wyrzut z Marsa mia³ miejsce od 600 tysiêcy do 20 milionów lat temu. Nale a³o wiêc szukaæ odpowiednich kraterów g³ównie na pó³kuli pó³nocnej. Dr Nadine G. Barlow z Uniwersytetu Centralnej Florydy znalaz³a w swoim katalogu licz¹cym 42284 kratery, 2 mo liwe kratery. Jeden w rejonie Sinus Sabaeus na po³udnie od krateru Schiaparelli, o wymiarach 23 14,5 km, na brzegu starszego krateru o œrednicy 50 km. Drugi krater, mo liwy dla meteorytu ALH 84001, jest na wschód od rejonu Hespera Planitia i ma wymiary 4 9 km. Dr Livio Tarnobene (Unversity of Arizona) z zespo³em szuka³ kraterów z promienistymi wyrzutami materii, na zdjêciach podczerwonych wykonanych przez Thermal Emission Imaging System sondy Mars Odyssey. Znaleziono w paœmie 45 S do 45 N, 2 kratery w rejonie Tharsis i 6 w rejonie Elysium, fig. 32. Fig. 32. Kratery promieniste (http://www.psrd.hawai.edu/jan07/marsrayedcraters) Kolejny rysunek pokazuje porównanie zdjêcia w œwietle widzialnym i zdjêcia w zakresie podczerwonym krateru Gratteri, fig. 33. Analizy statystyczne kraterów na Marsie wykorzystano do oceny wieku ró nych czêœci powierzchni planety. Wg Mike Caplinger a w epoce Neochian s¹ du e kratery i wiele ma³ych, w Hesperian du o ma³ych, a w Amazonian niewiele ma³ych. Na figurze 34 mamy kratery o œrednicy 100 km. Figura 35 pokazuje epoki: Neochian (Noachis 4,6 3,7 miliarda lat) czerwone, Hesperian (Hesperia 3,7 1,0) zielone i Amazonian (Amazonis 1,0 0) niebieskie. Figura 36 przedstawia dwa modele epok marsjañskich.

Hieronim HURNIK 55 Fig. 33. Krater Gratteri Fig. 34. Kratery 100km (http:://cmex.ihmc.us/marsessy/age2.htm)

56 Kratery meteorytowe na Marsie Fig. 35. Epoki marsjańskie (idem) Fig. 36. Dwa modele epok na Marsie (http://cmex.ihmc.us/siteccat/sitecat2- /geochron.htm)